Atom und Stromkreis

Atom – Strom – Elektron – StromkreisAufbau eines AtomsName Ort LadungProton Kern positiv +Neutron Kern neutral nElektron Hülle negativ -ElektroskopElektrische Ladungen können mit dem Elektroskop nachgewiesen werden.Gleichnamige Ladungen stossen sich ab.Ungleichnamige Ladungen ziehen sich an.ElektrostatikViele Stoffe zeigen nach der Reibung mit anderen Materialien leichte Anziehungskräfte.Schon die alten Griechen kannten die Erscheinung, dass geriebener Bernstein eine geringe Anziehungskraftausübt. Bernstein, ein fossiles Harz, heisst auf griechisch „Elektron“. Davon kommt derName für Elektrizität. Elektrostatik heisst „stehende Elektrizität“. (im Gegensatz zur „fliessenden Elektrizität“= Elektrodynamik)Leiter und IsolatorenIn vielen Stoffen gibt es freie Elektronen, die nicht oder nur schwach an den Atomkern gebundensind. Solche Stoffe, in denen Elektronen leicht beweglich sind, heissen elektrische Leiter.Gute Leiter sind z. B. Metalle, Kohle, Säuren, Laugen, Salzlösungen.Schlechte Leiter (gute Isolatoren) sind z. B. Kunststoffe, Glas, Luft, Öle.Repetition Stellwerk S. 1 A. Jäger

Wasserstrom und elektrischer StromkreisDie Pumpe erzeugt Druck.Der Druck wird in bar gemessen.In der Leitung fliessen Wassermoleküle.Der Wasserstrom wird in Liter/min gemessen.Die Batterie erzeugt Spannung.Die Spannung wird in Volt (V) gemessen.In der Leitung fliessen Elektronen.Die elektrische Stromstärke wird in Ampere (A)gemessen.StromstärkeDie elektrische Stromstärke I wird in Ampere (A)gemessen.1 A entspricht einem Elektronenfluss von 6 · 10 18Elektronen pro Sekunde.1 A = 1000 mA; 1 mA = 1000 µADie Stromstärke wird im Leiter gemessen.Beachte die Polung des Amperemeters.Beispiele für StromstärkenGlimmlampetödlicher HerzstromGlühlampe TaschenlampeGlühlampe HaushaltGlühlampe HaushaltBügeleisenElektroofen, KochplatteAutoanlasserLokomotiveBlitz0.1 mA - 3 mA20 mA - 50 mA0.07 A - 0.6 A0.1 A - 0.6 A0.1 A - 0.6 A2A-5A5 A - 10 A100 A - 200 Abis 1000 Abis 1 Mio. ASpannungDie elektrische Spannung U wird in Volt (V) gemessen.1 V = 1000 mV1 kV = 1000 VDie Spannung wird zwischen zwei verschiedengeladenen Punkten des Stromkreises gemessen.Beachte die Polung des Voltmeters.Beispiele für SpannungenMonozelleFlachbatterieAutoakkuLichtnetzElektroofenTrolleybusZitteraal bisStrassenbahnBahnnetzHochspannungsleitung1.2 V - 1.5 V4.5 V12 V230 V380 V600 V800 V1000 V16 000 V = 16 kVbis 380 kVRepetition Stellwerk S. 3 A. Jäger

Parallelschaltung von WiderständenBeispiel (schwierig)Zwei Widerstände R1 = 3 Ω und R2 = 5 Ω werdenparallel geschaltet.a) Berechne den Gesamtwiderstand R.Lösung:b) Berechne die Stromstärken I1 und I2, diedurch die beiden Widerstände R1 und R2fliessen, wenn die angelegte Spannung U =16 V misst.Lösung:SchaltschemaZwei Lampen mit Schalter parallel geschaltet.Repetition Stellwerk S. 6 A. Jäger

Ohmsches GesetzSpannung = Widerstand · StromstärkeU = R · IBeispieleDurch einen Widerstand fliesst bei 4 V Spannungein Strom von 0.25 A. Berechne den Widerstand.Geg.: U = 4 V, I = 0.25 AGes.: RLösung:Wie gross ist der Strom, der bei 12 V Spannungdurch einen Widerstand von 2 kΩ fliesst?Geg.: U = 12 V, R = 2000 ΩGes.: ILösung:Die Spannung wächst proportional (verhältnisgleich)zur Stromstärke.Dieses grundlegende Gesetz der Elektrizitätslehrewurde 1826 vom deutschen PhysikerGeorg Simon Ohm gefunden.Repetition Stellwerk S. 8 A. Jäger